Начало последнего ледникового периода около 2,6 миллионов лет назад изменило то, где западная часть Мексиканского залива получает свои запасы отложений. Это открытие дает новое представление о том, как экстремальные изменения климата могут напрямую влиять на фундаментальные геологические процессы и как эти воздействия проявляются в различных средах.
Исследование показало, что те же самые климатические изменения, которые привели к росту ледников в северном полушарии, уменьшили образование наносов на юге Мексики и увеличили образование наносов вдоль водосбора реки Миссисипи.
Ранее исследование было размещено в Интернете 8 октября 2018 г. перед окончательной публикацией в печати 1 ноября 2018 г. в журнале Geology. Исследованием руководила Анджела Хесслер, директор Института глубокого времени. В соавторстве с ним выступил Джейкоб Коволт, научный сотрудник Техасского университета в Остинском бюро экономической геологии; Дэниел Стокли, профессор кафедры геологических наук Школы наук о Земле Джексона при Техасском университете; и Андреа Филдани, ученый из исследовательского центра Equinor в Остине.
Бюро экономической геологии является исследовательским подразделением школы Джексона.
Мексиканский залив улавливает наносы, переносимые реками, уже около 200 миллионов лет. Слои отложений, которые накапливаются на морском дне, фиксируют информацию о происхождении отложений и эрозионных процессах, поднявших их со скалы. В этом исследовании ученые изучили отложения, отложившиеся во время 20-миллионного перехода от миоцена к плейстоцену, когда климат Земли перешел от относительно теплого периода к ледниковому периоду.
«Это важный переходный период с точки зрения климата», - сказал Хесслер. «Климатические циклы изменились, и, возможно, это изменило эрозию и механизм переноса по всей Северной Америке, чтобы иметь возможность сбрасывать весь этот материал в сторону Мексики».
Основываясь на составе отложений, исследователи смогли определить, что основной источник отложений в среднем и позднем миоцене поступал из рек на юге Мексики. Это стало неожиданностью из-за относительно небольшого водосбора рек - площадь в тропическом высокогорье Мексики примерно 300 на 500 квадратных километров, или примерно размером с Иллинойс. Тем не менее, отложения показали, что то, чего недоставало площади, компенсировалось сильной эрозией, в том числе влажным климатом и тектонической активностью, такой как поднятие гор и вулканов..
Но эта среда изменилась с глобальным похолоданием плейстоцена. Нагорья стали сухими и засушливыми. И хотя тектоническая активность все еще продолжалась, отсутствие осадков означало, что свежая коренная порода и вулканические обломки в основном остались на месте. На территории нынешних Соединенных Штатов начали формироваться большие ледяные щиты, которые разрушали горные породы по мере того, как они текли по континенту.
Исследование показало, что это резкое изменение климата отражается в изменении отложений. К середине плейстоцена почти все отложения в Мексиканском заливе поступали с севера через реку Миссисипи, которая собирала отложения из водных путей по всему континенту.
Исследование позволило так много узнать о возрасте, происхождении и окружающей среде отложений благодаря тщательным методам исследования, в ходе которых изучалась грязь, образованная отложениями, вместе с зернами, сказал Стокли.
«Одна из действительно крутых вещей в этой статье заключается в том, что было не так много исследований, которые на самом деле объединяли бы два отчета», - сказал он. «Люди традиционно мало что делают с грязью, но эта глина так много говорит нам о выветривании и о том, каковы эти условия."
Методы, использованные учеными, включали наблюдения за песчинками под микроскопом, геохимический анализ микроэлементов в осадочных илах с использованием масс-спектрометрии и изотопный анализ циркона U-Pb. Сами отложения взяты из пяти образцов керна, которые были извлечены из Мексиканского залива в рамках Проекта глубоководного бурения, предшествовавшего Международной программе океанических открытий, около 50 лет назад..
Изучение того, как климат Земли влияет на перенос наносов, помогает исследователям понять связь между изменением климата и другими геологическими процессами. Эта связь может быть важным моментом, который следует учитывать при прогнозировании будущих последствий изменения климата для остального мира природы.
«Вся эта информация о происхождении и о том, как вещи взаимодействовали в то или иное время, или о климате - все это содержится в этом стратиграфическом архиве», - сказал Ково. «Необходимо всего несколько человек, чтобы допросить все это и собрать воедино действительно интересную историю, имеющую значение за пределами Мексиканского залива, для других мест, которые могут подвергнуться изменению климата."
Исследование финансировалось Школой наук о Земле Джексона и Исследовательским центром Equinor в Остине.